ОБЩАЯ ХИМИЯ
8
ТЕМА 1. МОЛЯРНЫЕ МАССЫ ЭКВИВАЛЕНТОВ
Вопросы к занятию
1.Что называется химическим эквивалентом элемента?
2.Что такое фактор эквивалентности?
3.Как определить молярную массу эквивалента?
4.Всегда ли эквивалент химического элемента является постоянной величиной?
5.Как определить эквивалентную массу кислоты, гидроксида, соли?
6.Закон эквивалентов.
§1. Химический эквивалент. Закон эквивалентов Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции - одному электрону
Фактор эквивалентности fэкв(Х) – число, обозначающее какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.
fэкв (Х) = 1/z
Молярная масса эквивалента (размерность г/моль) – равна массе вещества, эквивалентной 1 молю водорода или 1 молю электронов в химической реакции.
Молярная масса эквивалента равна молярной массе вещества умноженной на фактор эквивалентности:
М(1/z X) = M(X) · fэкв (X) = M(X) / z
M( |
1 |
кислоты)= |
|
|
M(кислоты) |
, |
|
|
|||
z |
основность кислоты |
|
, |
|
|||||||
M( |
1 |
основания)= |
M(основания) |
|
|||||||
z |
кислотность основания |
, |
|||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
M(соли) |
||||
M( |
zсоли)= |
|
|
|
|||||||
чиcло атомов Ме степень окисления Мe |
|||||||||||
M(1 |
|
оксида)= |
|
|
|
M(оксида) |
|||||
|
|
чиcло атомов эл-та степень окисления эл-тa |
|||||||||
|
z |
|
|
|
|||||||
Закон эквивалентов: во всех химических реакциях взаимодействие различных веществ друг с другом происходит в соответствии с их эквивалентами, независимо от того, являются ли эти вещества простыми или сложными.
m1
1
M(z X1)
= |
m2 |
|
(1) |
|||
M( |
1 |
X |
) |
|||
|
|
|||||
z |
||||||
|
|
2 |
|
|
||
9
Отношение |
m |
|
nэкв , где nэкв – количество моль-эквивалентов |
||
|
1 |
|
|
||
|
M( |
X) |
|||
|
|
||||
|
|
z |
|
|
|
реагирующих веществ. |
|
|
|||
В то же время nэкв |
можно рассчитать исходя из формулы: |
||||
CN =nэкв
V
где CN – молярная концентрация эквивалента и тогда: Подставляя уравнение (3) в уравнение
nэкв =CN V (3).
(2)получаем
C |
N |
×V=C |
×V (4) |
|
1 |
N2 2 |
§2. Примеры решения задач.
1. Какое значение имеет молярная масса эквивалента железа (III), если относительная атомная масса железа равна 55,8?
Решение. fэкв.(Fe3+)=1/3
M(fэкв.Fe) = M(1/3 Fe) = M(Fe)/3 = 55,8/3 = 18,6 г/моль
2. Чему равна молярная масса эквивалента металла, если из его навески массой 0,4864г получен оксид массой 0,8062?
Решение.
Масса кислорода, пошедшего на реакцию m(O2) = 0,8062 0,4864 = 0,3198 г
Применяем закон эквивалентов:
m(Me) |
|
M( fэквMe) |
|
|
|
||
m(O2) |
M( fэквO2) |
|
|
||||
|
|
|
|||||
M( fэквMe) |
m(Me) M( fэквO2) |
|
0.4864 8 |
12.16 г/ моль |
|||
|
0.31982 |
||||||
|
|
|
m(O2) |
|
|||
3. Чему равна молярная масса эквивалента цинка, если его масса 0,1108 г вытесняет из кислоты водород объемом 38,08 мл (н.у.)?
Решение. |
|
|
По закону эквивалентов |
38,08.10-3 л Н |
|
0,1108 г Ме |
|
|
|
|
2 |
Х г Ме |
|
11,2 л Н2 |
Х = 32,6 г; |
М(f экв. Zn) = 32,6 г/моль |
|
Впропорции вместо объемов водорода можно взять
соответствующие массы: 0,03808.0,09 = 0,034 г и вместо 11,2л 1г.
10
§3. Задачи для самостоятельного решения
1. Определите молярную массу эквивалента металла в следующих соединениях: Mn2O7, Mg2P2O7, Cu2O3, Ba(OH)2, Al2(SO4)3.18H2O, Ca3(PO4)2, Ag2O, FeSO4.7H2O.
2.При нагревании 20,06.г металла было получено 21,66.г оксида. Найдите эквивалентную массу металла, если молярная масса эквивалента кислорода равна 8г/моль. Ответ: 100,3 г/моль.
3.При пропускании сероводорода через раствор, содержащий 2,98 г
хлорида некоторого одновалентного металла, образуется 2,2.г его сульфида. Вычислите молярную массу эквивалента металла. Ответ: 39,0 г/моль.
4. На осаждение хлора, содержащегося в 0,667 г соли, израсходовано 1,088.г AgNO3. Вычислите молярную массу эквивалента соли. Ответ: 104,0 г/моль.
§4. Общие правила техники безопасности при работе в химической лаборатории
1. Работать одному в лаборатории категорически запрещается, так как в ситуации несчастного случаянекому будет оказать помощь пострадавшему и ликвидировать последствия аварии.
2.Во время работы в лаборатории необходимо соблюдать чистоту, тишину, порядок и правила техники безопасности, так как поспешность и небрежность часто приводят к несчастным случаям с тяжелыми последствиями.
3.Каждый работающий должен знать, где находятся в лаборатории средства противопожарной защиты и аптечка, содержащая все необходимое для оказания первой помощи.
4.Категорически запрещается в лаборатории курить, принимать пищу, пить воду.
5.Нельзя приступать к работе, пока студенты не усвоят всей техники ее выполнения.
6.Опыты нужно проводить только в чистой химической посуде. После окончания эксперимента посуду сразу же следует мыть.
7.В процессе работы необходимо соблюдать чистоту и аккуратность, следить, чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук, так как многие вещества вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек.
8.Никакие вещества в лаборатории нельзя пробовать на вкус. Нюхать вещества можно, лишь осторожно направляя на себя пары или газы легким движением руки, а не наклоняясь к сосуду и не вдыхая полной грудью.
11
9.На любой посуде, где хранятся реактивы, должны быть этикетки с указанием названия веществ.
11.Сосуды с веществами или растворами необходимо брать одной рукой за горлышко, а другой снизу поддерживать за дно.
11.Категорически запрещается затягивать ртом в пипетки жидкие вещества и растворы.
12.Во время нагревания жидких и твердых веществ в пробирках и колбах нельзя направлять их отверстия на себя и соседей. Нельзя также заглядывать сверху в открыто нагреваемые сосуды во избежание возможного поражения при выбросе горячей массы.
13.После окончания работы необходимо выключить газ, воду, электроэнергию.
14.Категорически запрещается выливать в раковины концентрированные растворы кислот и щелочей, а также различные органические растворители, сильно пахнущие и огнеопасные вещества. Все эти отходы нужно сливать в специальные бутыли.
15.В каждой лаборатории обязательно должны быть защитные маски, очки.
16.В каждом помещении лаборатории необходимо иметь средства противопожарной защиты: ящик с просеянным песком и совком для него, противопожарное одеяло (асбестовое или толстое войлочное), заряженные огнетушители.
17.В доступном месте в лаборатории должен быть «Уголок техники безопасности», где необходимо разместить конкретные инструкции по методам безопасности работы и правила поведения в химическом кабинете.
19. При работе в лаборатории необходимо применять индивидуальные средства защиты, а также соблюдать правила личной гигиены
§5. Лабораторная работа «Определение химического эквивалента цинка»
Для экспериментального определения химического эквивалента цинка возьмите навеску металлического цинка, растворите ее в 15% соляной кислоте, соберите выделяющийся водород, вычислите массу последнего и на основании закона эквивалентов рассчитайте эквивалент цинка, зная, что эквивалент водорода равен единице.
Растворение металлического цинка и собирание газа производится в установке, показанной на рисунке 1.
Как видно на рис. 1, объем собранного газа равен объему выделившегося водорода. Массу выделившегося водорода вычислите по его объему, температуре во время опыта и давлению, применив уравнение Менделеева-Клапейрона pV = mRT/M.
Так как газ собирается над водой, то в газовом пространстве будут
12